КАТАЛИТИЧЕСКИЙ НЕЙТРАЛИЗАТОР ОТРАБОТАВШИХ ГАЗОВ Российский патент 1997 года по МПК F01N3/28 

Изобретение относится к машиностроению, а именно к двигателестроению, и может быть использовано для очистки отработавших газов двигателей внутреннего сгорания от вредных компонентов и сажи.

Известны каталитические нейтрализаторы отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, содержащие корпус, например, в поперечном сечении цилиндрической формы, входные и выходные патрубки, внутренние перегородки корпуса, торцевые крышки, устройства для изменения направления потока газов, реакторы, в которых смонтированы пакеты стержневых фигурного профиля каталитических элементов, покрытых химическим путем пленкой пластины.

Одна из таких конструкций описана, например, в [1]
Недостатками таких нейтрализаторов являются следующие. Стержневые фигурного профиля каталитические элементы имеют ограниченную поверхность контакта с отработавшими газами, для организации многоступенчатой очистки необходимо дублировать в зависимости от количества ступеней количество реакционных камер, что приводит к увеличению габаритов нейтрализаторов или удельной массы.

Известны также каталитические нейтрализаторы отработавших газов двигателей внутреннего сгорания, содержащие корпус, например, в сечении цилиндрической формы, торцевые крышки, входные и выходные патрубки, внутренние перегородки корпуса, устройства для измерения направления потока газов, каталитические реакторы, наполненные катализатором в виде гранул или сот, покрытых слоем катализатора, упругую оболочку из металлической сетки, удерживающие направление кислородный датчик, керамический фильтр, теплоизоляцию корпуса.

Одна из таких конструкций описана, например, в [2] Недостатками таких нейтрализаторов являются следующие. Развитие поверхностей контакта с отработавшими газами ограничивается габаритами и массой нейтрализаторов, достижением высоких противодавлений на выпуске, снижению мощности и экономичности дизелей.

Последняя конструкция принята за прототип, как наиболее близкая по технической сущности.

Сущность изобретения достигается тем, что в известном каталитическом нейтрализаторе отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащем корпус, как минимум одну торцевую крышку, входные и выходные патрубки, внутренние перегородки корпуса, каталитический реактор, устройства для изменения направления потока газов, упругую оболочку в виде металлической сетки, каталитический фильтр, кислородный датчик, теплоизоляцию корпуса, удерживающие направляющие согласно изобретению, на входе в полость прогрева реактора удерживающие направляющие ректора выполнены в виде завихрителей, а внутри керамического фильтра размещены ребристый в форме радиатора фильтр, удерживаемый собственными ребрами.

Нейтрализатор может содержать фильтры цельные или набранные из отдельных секций.

Металлокерамические пористые каталитические фильтры выполняются, например, методом СВС-технологии- технологии самораспространяющегося высокотемпературного синтеза с включением в состав шихты металлов-катализаторов. Такое выполнение пористых каталитических фильтров позволяет получать материалы с высокой стойкостью к температурам в реакторе, заданными каталитическими свойствами, заданным диапазоном рабочих температур.

Сопоставительный анализ показывает, что заявляемое устройство, по сравнению с прототипом, отличается наличием направляющих завихрителей, ребристого в форме радиатора фильтра, размещенного в другом фильтре и удерживаемого собственными ребрами.

Таким образом, заявляемое устройство соответствует критерию изобретения "новизна".

В известных решениях не обнаружено совокупности отличительных признаков, характеризующих предлагаемое техническое решение и используемых с аналогичной целью, поэтому техническое решение соответствует критерию изобретения "существенные отличия".

Сущность изобретения поясняются чертежами, где на фиг. 1 изображен продольный разрез нейтрализатора; на фиг. 2 поперечный разрез нейтрализатора в сечение А-А; на фиг. 3- продольный разрез нейтрализатора в сечении по В-В.

Нейтрализатор содержит корпус, овальной в поперечном сечении формы, имеющий наружный кожух 1, стенки реактора 2 и теплоизоляцию 3 между ними. Внутренние поверхности торцевой стенки 4, торцовой крышки 5 и стенки реактора 2 образуют внутреннюю полость 6 реактора. На торцовой стенке 4 закреплен входной патрубок 7 с фланцем 8, а на торцовой крышке 5, закреплен выходной патрубок 9 с фланцем 10. Торцевая крышка 5 крепится болтами к фланцу 11 корпуса. В полости реактора 8 в сетчатой каталитической оболочке 12 в банках 13 на перегородках 14 и 15 вставлены пористые металлокерамические каталитические фильтры. Фильтр 16 предназначен для задерживания твердых частиц и дожигания на поверхности в присутствии катализатора. Фильтр 17 выполнен в форме ребристого радиатора и упирается ребрами 18 во внутреннюю поверхность фильтра 16. Пакет фильтров удерживается в реакторе на направляющих - завихрителях 19, упирается со стороны входа в стенку 4 распоркой 20, например, крестообразной формы, поджимается крышкой 5 распоркой 21. Внешняя поверхность сетчатой оболочки 12 и внутренняя поверхность стенок реактора образуют кольцевую полость прогрева 22. Внутренняя поверхность фильтра 16 и внешняя поверхность фильтра 17 за счет ребер 23 с меньшими диаметрами, чем ребра 18 образуют кольцевые полости 24. Внутренняя полость 25 образована внутренними поверхностями ребристого фильтра 17, перегородкой 14 и торцевой крышкой 5. Во входном патрубке 7 установлен кислородный датчик 26.

Предлагаемый нейтрализатор работает следующим образом. Отработавшие газы от двигателя внутреннего сгорания поступают во входной патрубок 7, распределяются в полость ректора 6 между распорками 20 и направляются в кольцевую полость подогрева 22, завихряются завихрителем 19, проходят через сетчатую каталитическую оболочку 12, где происходит частичное восстановление окислов азота. Далее отработавшие газы проходят через фильтр 16, где очищаются от углеводородов и через внутреннюю полость 25 к выходу из нейтрализатора через патрубок 9. Форма каталитического фильтра 17 в виде ребристого радиатора позволяет обеспечивать механическую прочность, жесткость конструкции и развивать поверхность катализатора.

Предложенный нейтрализатор обеспечивает снижение уровня шума выхлопа двигателя внутреннего сгорания, повышение эффективности очистки отработавших газов от окиси углерода на 60-70% от окислов азота на 45-50% от углеводородов суммарно на 60-70% от сажи на 90% за счет ступенчатой очистки и развитой поверхности каталитического элементов.

По сравнению с прототипом предлагаемый нейтрализатор отработавших газов обеспечивает уменьшение вредных выбросов дизелей в атмосферу, эффективное глушение шума выхлопа и повышение топливной экономичности за счет снижения сопротивления выпуску.

Использование: в двигателе для очистки отработавших газов двигателей от вредных компонентов и сажи. Сущность изобретения: нейтрализатор содержит корпус, который имеет в сечении овальную форму, торцевую крышку, входной и выходной патрубки, внутренние перегородки корпуса, каталитический ректор, внутренняя полость которого образована внутренними поверхностями торцевой стенки, торцовой крышки и стенками реактора. В полости реактора размещены удерживающие направляющие, выполненные в виде завихрителей, и фильтры, один из которых выполнен из металлокерамического материала для задержания твердых частиц и дожигания их на поверхности в присутствии катализатора, а другой - размещен внутри металлокерамического фильтра и выполнен в форме ребристого радиатора. Во входном патрубке установлен кислородный датчик, а металлокерамический фильтр установлен в сетчатой каталитической оболочке. 3 ил.

Каталитический нейтрализатор отработавших газов двигателя внутреннего сгорания, содержащий корпус, как минимум одну торцевую крышку, входной и выходной патрубки, внутренние перегородки корпуса, каталитический реактор, устройства для изменения направления потока газов, упругую оболочку в виде металлической сетки, керамический фильтр, кислородный датчик, теплоизоляцию корпуса, удерживающие направляющие, отличающийся тем, что на входе в полость прогрева реактора удерживающие направляющие реактора выполнены в виде завихрителей, а внутри керамического фильтра размещен ребристый в форме радиатора фильтр, удерживаемый собственными ребрами.